用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统及控制方法，系统包括液态熔渣引流单元、液态熔渣缓存及流量控制单元、液态熔渣粒化及余热回收单元、余热利用单元。本发明专利技术能够对进入粒化仓的液态熔渣温度和流量、液态熔渣粒化颗粒粒径及移动床排渣温度进行严格控制，以满足该技术整体工艺要求，保证液态熔渣干式离心粒化及余热回收和利用系统安全可靠地稳定运行。本发明专利技术不浪费高温液态熔渣所含有的全部高品质余热资源，而且不消耗水资源，对环境没有污染，能够适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。

System and control method for liquid slag dry centrifugal granulation and waste heat recovery

The invention discloses a system for liquid slag dry centrifugal granulation and heat recovery and the control method. The system includes liquid slag drainage unit, liquid slag and buffer flow control unit and liquid slag granulation and heat recovery unit, waste heat utilization unit. The invention can enter the grain warehouse temperature and flow rate of liquid slag, liquid slag granulation particle diameter and moving bed temperature of slag under strict control, in order to meet the requirements of the whole process of the technology, ensure the liquid slag dry centrifugal granulation and heat recovery and utilization system safety and stable operation on the ground. The invention does not waste all the high quality waste heat resources contained in the high-temperature liquid slag, and does not consume water resources, has no pollution to the environment, and can meet the urgent demand of energy conservation and emission reduction in the iron and steel industry at present.

【技术实现步骤摘要】
用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统及控制方法
本专利技术属于高炉渣余热回收
，特别涉及一种用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统及控制方法。
技术介绍
中国目前是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量已连续17年保持世界第一。2015年中国生铁产量为6.91亿吨，在冶炼生铁的过程中同时会产生蕴含巨大热量的高炉渣。高炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)×103kJ的显热，相当于60kg标准煤。在我国现有的炼铁技术下，每生产1吨生铁副产0.3吨高炉渣，以目前我国生铁产量6.91亿吨进行计算，可折合产生2.07亿吨以上的高炉渣，其显热量相当于1242万吨标准煤。目前普遍采用的干渣坑冷却法和水冲渣法，不仅浪费了高温液态熔渣所含有的全部高品质余热资源，而且消耗大量水资源，对环境造成严重污染，这些处理方式已不能适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统及控制方法，能够保证液态熔渣干式离心粒化及余热回收和利用系统安全可靠地稳定运行；本专利技术不浪费高温液态熔渣所含有的全部高品质余热资源，而且不消耗水资源，对环境没有污染，能够适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，包括液态熔渣引流单元、液态熔渣缓存及流量控制单元、液态熔渣粒化及余热回收单元、余热利用单元；液态熔渣引流单元，包含渣沟和挡板；渣沟进口与高炉排渣口相连，挡板位于渣沟底部，渣沟出口与熔渣缓存装置进口相连；液态熔渣缓存及流量控制单元，包含熔渣缓存装置、塞棒、落渣管及补燃燃烧器；熔渣缓存装置的侧墙底部设置有一个或多个出渣口，液态熔渣能够从出渣口流出进入对应的落渣管；补燃燃烧器设置在熔渣缓存装置顶部；落渣管顶部设置有温度测量装置TIC1和液位测量装置LIC1，分别用于检测出渣口液态熔渣温度和落渣管内液态熔渣液位；塞棒设置在熔渣缓存装置外部；液态熔渣粒化及余热回收单元，包含粒化仓、离心粒化器、移动床、排渣装置、送风风机和给水泵；落渣管从粒化仓顶部中心伸入粒化仓内，位于离心粒化器正上方；移动床和粒化仓内表面设置有连通的受热面；离心粒化器的旁侧设有连接送风风机的送风管道，用于向所述粒化仓送风，送风管道入口设置有冷却风流量控制阀；移动床位于粒化仓下部，移动床顶部或侧面设有出风口，底部设有进风装置，进风装置入口设置有流量控制阀；移动床顶部设置有料位测量装置，用于检测移动床内熔渣颗粒的料位；移动床出口设置有温度测量装置，用于检测移动床出口排渣温度；排渣装置位于移动床进风装置下方；余热利用单元包含依次连接的一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、排气风机和烟囱；一次除尘器与各移动床出风口热风汇集风道相连，余热锅炉最终产生过热蒸汽。进一步的，塞棒包括塞棒头、塞棒杆和塞棒执行机构控制装置，塞棒杆一端连接锥形塞棒头，另一端连接塞棒执行机构控制装置；出渣口由座砖和定径水口组成；座砖嵌入出渣口处的渣包外壳中，座砖上设有相互连通的流道和定径水口容置腔，定径水口安装于定径水口容置腔内；座砖流道一端连通渣包外壳内部容置熔渣的内腔，另一端连通定径水口流道的入口；每个出渣口均设置一个塞棒，塞棒执行机构控制装置设置于正对定径水口的出流方向，用于控制塞棒头与定径水口之间的通流面积。进一步的，塞棒与定径水口出流方向呈10°-30°夹角；定径水口内部为先渐缩后渐扩的非等截面流道，流道入口渐缩段上部与水平方向夹角为100°-110°，流道入口渐缩段下部与水平方向夹角为15°-25°，流道出口渐扩段为倒圆锥形结构，渐扩段上部与水平方向夹角为15°-25°，渐扩段下部与水平方向夹角为5°-15°；定径水口可拆卸的嵌套在座砖内。进一步的，落渣管落下的高温液态熔渣滴落到转动的离心粒化器上粒化，粒化仓和移动床中的冷却介质将粒化后熔渣液滴/颗粒蕴含的热量进行回收，冷却后的熔渣颗粒经排渣装置排出系统。进一步的，离心粒化器包括粒化器、固定装置、电机及送风管道；粒化器为盘状或杯状，粒化器中心处设置导流锥，通过粒化器固定装置带动粒化器进行旋转，将液态熔渣粒化成小液滴；粒化器边缘设有环形对称布置的辅助粒化空气喷嘴，其将空气喷射到粒化器边缘用于辅助加强粒化；粒化器固定装置包括环形卡箍和粒化器底座；粒化器侧面有一环形凹槽，粒化器底座的中心设有一个圆形粒化器安装槽，安装槽的侧壁设有一环形凹槽，粒化器通过环形卡箍与粒化器底座固定；粒化器底座由左右两部分组成，通过销钉、抱箍固定；粒化器底座下部为空心法兰，底部环形对称布置销钉孔，空心法兰与传动轴的法兰通过销钉连接固定，在粒化器底座与转轴之间形成一段空气绝热层；粒化器底座侧壁开有环形对称布置的通风孔。进一步的，电机为立式，与传动轴之间采用联轴器相连接，电机通过密封罩密封；传动轴顶部与粒化器固定连接；传动轴外周设有轴套筒和耐温推力轴承，传动轴通过轴套筒和耐温推力轴承设置于风管内套筒中；电机密封罩与风管内套筒固定连接，电机密封罩与风管内套筒通过通风口连通；送风管道包括环形冷却风道和轴冷却风道；轴冷却风道包括电机密封罩、风管内套筒和轴套筒，轴冷却风通过轴冷却风道后从粒化器边缘进入粒化仓；环形冷却风道由风管外套筒和风管内套筒组成，在风管外套筒底部开有环形冷却风道进风口，顶部有风帽；环形冷却风通过环形冷却风道后从粒化器下部旁侧的风帽进入粒化仓。进一步的，轴套筒上开有环形对称布置的冷却风口，冷却风口为长条状；风管外套筒外焊接楔形固定块，与滑动块相配合，滑动块与固定支架之间通过销钉固定，通过扭动销钉调节滑动块的位置进而调节粒化器与落渣管之间的间距，实现液态熔渣下落高度的上下调节。用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统的控制方法，其特征在于，包括定径水口出口液态熔渣温度控制、落渣管内液态熔渣液位控制、液态熔渣粒化颗粒粒径控制和移动床排渣温度控制：1、定径水口出口液态熔渣温度控制：通过落渣管顶部的温度测量装置对定径水口出口液态熔渣温度进行测量，将实时温度反馈给补燃燃烧器控制装置，判定是否启动补燃燃烧器以维持定径水口出口液态熔渣温度不低于设定温度；当液态熔渣温度低于设定温度时，启动补燃燃烧器对缓存装置内的液态熔渣进行加热；当液态熔渣温度不低于设定温度时，补燃燃烧器处于关闭状态；2、落渣管内液态熔渣液位控制：通过落渣管顶部的液位测量装置对落渣管内液态熔渣液位进行测量，将实时液位反馈给塞棒执行机构控制装置，从而对塞棒头与定径水口内之间的通流面积进行调节以维持落渣管内液态熔渣液位在设定的正常工作液位范围内；当落渣管内液态熔渣液位高于正常工作液位上限时，增大塞棒在定径水口内的进给量以缩小塞棒头与定径水口之间的通流面积，从而降低缓存装置出渣量，直至落渣管内液态熔渣液位处于正常工作液位范围内；若不能将落渣管内液态熔渣液位降低到正常工作液位范围内，则将塞棒全关，停止向落渣管进渣；当落渣管内液态熔渣液位低于正常工作液位下限时，减小塞棒在定径水口内的进给量以增大塞棒头与定径水口之间的通流面积，从而提高缓存装置出渣量，直至落渣管内液态熔渣液位处于正常工作液位范围内；若不能将落渣管内液态熔渣液位提高到正常工作液位范围内，则将塞棒全本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，其特征在于，包括液态熔渣引流单元、液态熔渣缓存及流量控制单元、液态熔渣粒化及余热回收单元、余热利用单元；液态熔渣引流单元，包含渣沟(1)和挡板；渣沟进口与高炉排渣口相连，挡板位于渣沟(1)底部，渣沟出口与熔渣缓存装置(2)进口相连；液态熔渣缓存及流量控制单元，包含熔渣缓存装置(2)、塞棒(3)、落渣管(4)及补燃燃烧器(5)；熔渣缓存装置(2)的侧墙底部设置有一个或多个出渣口(6)，液态熔渣能够从出渣口(6)流出进入对应的落渣管(4)；补燃燃烧器(5)设置在熔渣缓存装置(2)顶部；落渣管(4)顶部设置有温度测量装置TIC1和液位测量装置LIC1，分别用于检测出渣口液态熔渣温度和落渣管内液态熔渣液位；塞棒(3)设置在熔渣缓存装置(2)外部；液态熔渣粒化及余热回收单元，包含粒化仓(7)、离心粒化器(8)、移动床(9)、排渣装置(10)、送风风机(11)和给水泵(12)；落渣管(4)从粒化仓(7)顶部中心伸入粒化仓(7)内，位于离心粒化器(8)正上方；移动床(9)和粒化仓(7)内表面设置有连通的受热面(13)；离心粒化器(8)的旁侧设有连接送风风机(11)的送风管道(14)，用于向所述粒化仓(7)送风，送风管道(14)入口设置有冷却风流量控制阀(3103)；移动床(9)位于粒化仓(7)下部，移动床(9)顶部或侧面设有出风口(15)，底部设有进风装置(16)，进风装置入口设置有流量控制阀；移动床(9)顶部设置有料位测量装置，用于检测移动床内熔渣颗粒的料位；移动床出口设置有温度测量装置，用于检测移动床出口排渣温度；排渣装置(10)位于移动床进风装置(16)下方；余热利用单元包含依次连接的一次除尘器(17)、余热锅炉(18)、二次除尘器(19)、排气风机(20)和烟囱(21)；一次除尘器(17)与各移动床出风口热风汇集风道(22)相连；余热锅炉(18)最终产生过热蒸汽(36)。...

【技术特征摘要】
1.用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，其特征在于，包括液态熔渣引流单元、液态熔渣缓存及流量控制单元、液态熔渣粒化及余热回收单元、余热利用单元；液态熔渣引流单元，包含渣沟(1)和挡板；渣沟进口与高炉排渣口相连，挡板位于渣沟(1)底部，渣沟出口与熔渣缓存装置(2)进口相连；液态熔渣缓存及流量控制单元，包含熔渣缓存装置(2)、塞棒(3)、落渣管(4)及补燃燃烧器(5)；熔渣缓存装置(2)的侧墙底部设置有一个或多个出渣口(6)，液态熔渣能够从出渣口(6)流出进入对应的落渣管(4)；补燃燃烧器(5)设置在熔渣缓存装置(2)顶部；落渣管(4)顶部设置有温度测量装置TIC1和液位测量装置LIC1，分别用于检测出渣口液态熔渣温度和落渣管内液态熔渣液位；塞棒(3)设置在熔渣缓存装置(2)外部；液态熔渣粒化及余热回收单元，包含粒化仓(7)、离心粒化器(8)、移动床(9)、排渣装置(10)、送风风机(11)和给水泵(12)；落渣管(4)从粒化仓(7)顶部中心伸入粒化仓(7)内，位于离心粒化器(8)正上方；移动床(9)和粒化仓(7)内表面设置有连通的受热面(13)；离心粒化器(8)的旁侧设有连接送风风机(11)的送风管道(14)，用于向所述粒化仓(7)送风，送风管道(14)入口设置有冷却风流量控制阀(3103)；移动床(9)位于粒化仓(7)下部，移动床(9)顶部或侧面设有出风口(15)，底部设有进风装置(16)，进风装置入口设置有流量控制阀；移动床(9)顶部设置有料位测量装置，用于检测移动床内熔渣颗粒的料位；移动床出口设置有温度测量装置，用于检测移动床出口排渣温度；排渣装置(10)位于移动床进风装置(16)下方；余热利用单元包含依次连接的一次除尘器(17)、余热锅炉(18)、二次除尘器(19)、排气风机(20)和烟囱(21)；一次除尘器(17)与各移动床出风口热风汇集风道(22)相连；余热锅炉(18)最终产生过热蒸汽(36)。2.根据权利要求1所述的用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，其特征在于，塞棒包括塞棒头(104)、塞棒杆(105)和塞棒执行机构控制装置(24)，塞棒杆一端连接锥形塞棒头，另一端连接塞棒执行机构控制装置；出渣口由座砖(102)和定径水口(103)组成；座砖嵌入出渣口处的渣包外壳中，座砖上设有相互连通的流道(107)和定径水口容置腔(108)，定径水口安装于定径水口容置腔内；座砖流道一端连通渣包外壳内部容置熔渣的内腔，另一端连通定径水口流道的入口；每个出渣口均设置一个塞棒(3)，塞棒执行机构控制装置(24)设置于正对定径水口(103)的出流方向，用于控制塞棒头(104)与定径水口(103)之间的通流面积。3.根据权利要求2所述的用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，其特征在于，塞棒(3)与定径水口(103)出流方向呈10°-30°夹角；定径水口(103)内部为先渐缩后渐扩的非等截面流道，流道入口渐缩段上部与水平方向夹角为100°-110°，流道入口渐缩段下部与水平方向夹角为15°-25°，流道出口渐扩段为倒圆锥形结构，渐扩段上部与水平方向夹角为15°-25°，渐扩段下部与水平方向夹角为5°-15°；定径水口(103)可拆卸的嵌套在座砖(102)内。4.根据权利要求1所述的用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，其特征在于，落渣管(4)落下的高温液态熔渣滴落到转动的离心粒化器(8)上粒化，粒化仓(7)和移动床(9)中的冷却介质将粒化后熔渣液滴/颗粒蕴含的热量进行回收，冷却后的熔渣颗粒经排渣装置(10)排出系统。5.根据权利要求1所述的用于液态熔渣干式离心粒化及余热回收的系统，其特征在于，离心粒化器包括粒化器(201)、固定装置、电机(301)及送风管道(14)；粒化器(201)为盘状或杯状，粒化器中心处设置导流锥，通过粒化器固定装置带动粒化器(201)进行旋转，将液态熔渣粒化成小液滴；粒化器(201)边缘设有环形对称布置的辅助粒化空气喷嘴(211)，其将空气喷射到粒化器边缘用于辅助加强粒化；粒化器固定装置包括环形卡箍(202)和粒化器底座(203)；粒化器(201)侧面有一环形凹槽，粒化器底座的中心设有一个圆形粒化器安装槽，安装槽的侧壁设有一环形凹槽，粒化器通过环形卡箍与粒化器底座固定；粒化器底座(203)由左右两部分组成，通过销钉、抱箍固定；粒化器底座(203)下部为空心法兰(207)，底部环形对称布置销钉孔，空心法兰(207)与传动轴(210)的法兰通过销钉连接固定，在粒化器底座与转轴之间形成一段空气绝热层；粒化器底座(203)侧壁开有环形对称布置的通风孔(204)。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，孟海鱼，吴志强，陈林，张忠清，于鹏飞，蔡建军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61